本發明提供了一種梯級余熱回收的水工質噴射式熱泵系統及其工作方法，其中熱泵系統包括高壓水蒸氣發生系統、低壓水蒸氣發生系統、水蒸氣噴射系統以及水蒸氣壓縮供熱系統；所述高壓水蒸氣發生系統與低壓水蒸氣發生系統通過廢熱連接管(3)相連接，高壓水蒸氣發生系統與水蒸氣噴射系統通過高壓儲氣罐(28)相連接，低壓水蒸氣發生系統與水蒸氣噴射系統通過低壓儲氣罐(34)相連接，水蒸氣噴射系統與水蒸氣壓縮供熱系統通過高壓儲氣罐(28)和中壓儲氣罐(15)相連接，高壓水蒸氣發生系統與水蒸氣壓縮供熱系統通過高壓儲氣罐(28)相連接。

技術領域

本發明涉及熱泵系統領域，具體地，涉及一種梯級余熱回收的水工質噴射式熱泵系統。

背景技術

低品位余熱的回收與利用是指將生產生活過程中的低品位余熱提升品位再次利用，從而有效地降低一次能源的消耗，提高一次能源利用效率。根據國際能源署的統計，工業是最大的熱能消耗領域，約占全球總熱能消耗的46％；根據我國國家統計年鑒，近年來我國年工業能源消耗超過29億噸標準煤。由于能源利用效率低，工業產生了大量的低品位余熱，占到工業能源消耗總量的14％以上，如果能夠將這些低品位余熱通過相關技術有效地回收與利用，可以降低一次能源的需求、減少污染物的排放，帶來顯著的環境與經濟效益。

如專利文獻CN103868132A公開的一種用于城市集中供熱的銅廠低品位余熱回收系統，其特征在于：它包括一次網循環泵和銅廠內余熱回收裝置；來自一次管網的一次網回水通過所述一次網循環泵流入所述銅廠內余熱回收裝置，所述銅廠內余熱回收裝置收集銅廠內余熱用于加熱一次網回水，溫度升高后的一次網回水以一次網供水的形式提供給用戶；所述銅廠內余熱回收裝置包括并聯設置的奧爐爐壁余熱回收裝置、轉爐爐體余熱回收裝置和干燥塔余熱回收裝置以及與上述三種并聯的余熱回收裝置串聯的吸收塔余熱回收裝置、爐渣水池余熱回收裝置和銅廠內蒸汽余熱回收裝置。

即類似上述的以水等自然工質為工作介質的熱泵系統是最近研究的熱點，未來也具有非常光明的應用前景。但是水工質因為自身的物性原因，在100℃以下蒸發時蒸發器處于真空狀態，系統中的壓縮機不僅起到升壓升溫的作用，還需要保持蒸發器中的真空狀態起到真空泵的作用。水工質的熱泵實驗表明隨著蒸發溫度以及蒸發壓力的降低，系統中壓縮機需要提供的真空度進一步提高，導致系統的性能急劇下降，也降低了熱泵系統的實用性與經濟性。因此為了保證水工質熱泵系統的性能，需要降低蒸發器中的真空度從而需要提高相應的蒸發溫度，蒸發溫度的提高相應就需要更高溫度的廢熱源，從而降低了廢熱源可以利用的溫度范圍，對更低溫度的廢熱源就無法進行回收利用，縮小了水工質熱泵回收廢熱的溫度范圍，也減少了水工質熱泵可以回收廢熱的數量，從而降低了水工質熱泵的經濟性與實用性。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種梯級余熱回收的水工質噴射式熱泵系統及其工作方法。

根據本發明提供的一種梯級余熱回收的水工質噴射式熱泵系統，包括高壓水蒸氣發生系統、低壓水蒸氣發生系統、水蒸氣噴射系統以及水蒸氣壓縮供熱系統；所述高壓水蒸氣發生系統與低壓水蒸氣發生系統通過廢熱連接管相連接，高壓水蒸氣發生系統與水蒸氣噴射系統通過高壓儲氣罐相連接，低壓水蒸氣發生系統與水蒸氣噴射系統通過低壓儲氣罐相連接，水蒸氣噴射系統與水蒸氣壓縮供熱系統通過高壓儲氣罐和中壓儲氣罐相連接，高壓水蒸氣發生系統與水蒸氣壓縮供熱系統通過高壓儲氣罐相連接；

優選地，所述高壓水蒸氣發生系統主要由廢熱連接管、高壓蒸發器、廢熱進水管、高壓回氣管、高壓儲氣罐、高壓循環管、高壓控制閥以及高壓循環泵組成；

廢熱進水管和廢熱連接管連接在高壓蒸發器上，高壓蒸發器和高壓儲氣罐通過高壓回氣管連接，高壓儲氣罐和高壓循環泵通過高壓循環管連接，在高壓循環管上裝有高壓控制閥，高壓循環泵和高壓蒸發器通過高壓進水管連接；

優選地，所述低壓水蒸氣發生系統主要由廢熱出水管、低壓蒸發器、廢熱連接管、低壓回氣管、低壓儲氣罐、低壓循環管、低壓控制閥、低壓循環泵以及低壓進水管組成；